JPWO2019131391A1 - 磁界印加バイアス膜ならびにこれを用いた磁気検出素子および磁気検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、本発明の第1の実施形態に係る磁気検出素子の構造を概念的に示す説明図である。
図8は、本発明の第2の実施形態に係る磁気検出素子の構造を概念的に示す説明図である。本実施形態では、図2に示す磁気検出素子11と機能が同じ層に同じ符号を付して、説明を省略する。
続いて、第1の実施形態に係る磁気センサについて説明する。図10に、図2に示す磁気検出素子11を組み合わせた磁気センサ(磁気検出装置)30が示されている。図10では、感度軸方向S(図10では黒矢印にて示されている。)が異なる磁気検出素子11を、それぞれ11Xa,11Xb,11Ya,11Ybの異なる符号を付して区別している。磁気センサ30では、複数の磁気検出素子11Xa,11Xb,11Ya,11Ybが同一基板上に設けられている。
図12は、本発明の第2の実施形態に係る磁気センサの構成を概念的に示す説明図である。本実施形態では、図10に示す磁気センサ30と機能が同じ層に同じ符号を付して、説明を省略する。
以下の膜構成を備えた磁界印加バイアス膜12Aを製造した。以下の実施例および比較例では()内の数値は膜厚(Å)を示す。磁界印加バイアス膜12Aを400℃で5時間アニール処理し、強磁性層3と反強磁性層4との間に交換結合を生じさせた。
基板/下地層1:NiFeCr(42)/反強磁性層4:[PtCr層4B:Pt50at%Cr50at%(280)/PtMn層4A:Pt50at%Mn50at%(20)]/強磁性層3:Co90at%Fe10at%(100)/保護層6:Ta(90)
実施例1における膜において、反強磁性層4が厚さ80ÅのIrMn層:Ir20at%Mn80at%からなるものを製造し、300℃で1時間アニール処理し、強磁性層3と反強磁性層4との間に交換結合を生じさせた。
実施例1における膜において、反強磁性層4が厚さ300ÅのPtMn層:Pt50at%Mn50at%からなるものを製造し、300℃で4時間アニール処理し、強磁性層3と反強磁性層4との間に交換結合を生じさせた。
Hc 保磁力
11,11A,11B,11Xa,11Xb,11Ya,11Yb,111,112 磁気検出素子
12A,12B,121A,121B,122A,122B 磁界印加バイアス膜
13 磁気検出部
1 下地層
3 強磁性層
4,41,42 反強磁性層
4A PtMn層
4B PtCr層
41A,41A1,41An X1Cr層
41B,41B1,41Bn X2Mn層
4U1,4Un ユニット積層部
5 保護層
10,101,101A 交換結合膜
R1 第1領域
R2 第2領域
D1,D3 X1Cr層41Aの膜厚
D2 X2Mn層41Bの膜厚
30,31 磁気センサ(磁気検出装置)
32X,32Y フルブリッジ回路
33 電源端子
Vdd 電源電圧
34 接地端子
GND 接地電位
32Xa フルブリッジ回路32Xの第1の直列部
35Xa 第1の直列部32Xaの中点
OutX1 第1の直列部32Xaの中点35Xaの出力電位
32Xb フルブリッジ回路32Xの第2の直列部
35Xb 第2の直列部32Xbの中点
OutX2 第2の直列部32Xbの中点35Xbの出力電位
VXs X方向の検知出力(検知出力電圧)
32Ya フルブリッジ回路32Yの第1の直列部
35Ya 第1の直列部32Yaの中点
OutY1 第1の直列部32Yaの中点35Yaの出力電位
32Yb フルブリッジ回路32Y第2の直列部
35Yb 第2の直列部32Ybの中点
OutY2 第2の直列部32Ybの中点35Ybの出力電位
VYs Y方向の検知出力(検知出力電圧)
H 外部磁場
S 感度軸方向
B バイアス印加方向
102 素子部
103a,103b 導電部
104a,104b 接続端子
Claims (15)
- 強磁性層と前記強磁性層に積層された反強磁性層とを有する交換結合膜を備えた磁界印加バイアス膜であって、
前記反強磁性層は、白金族元素およびNiからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素XならびにMnおよびCrを含有するX(Cr−Mn)層を備え、
前記X(Cr−Mn)層は、前記強磁性層に相対的に近位な第1領域と、前記強磁性層から相対的に遠位な第2領域とを有し、
前記第1領域におけるMnの含有量は、前記第2領域におけるMnの含有量よりも高いこと
を特徴とする磁界印加バイアス膜。 - 前記第1領域が前記強磁性層に接している、請求項1に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記第1領域は、Mnの含有量のCrの含有量に対する比であるMn/Cr比が0.3以上の部分を有する、請求項1または請求項2に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記第1領域は、前記Mn/Cr比が1以上である部分を有する、請求項3に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記反強磁性層は、PtCr層と、前記PtCr層よりも前記強磁性層に近位なX0Mn層(ただし、X0は白金族元素およびNiからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素)とが積層されてなる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記反強磁性層は、PtCr層とPtMn層とがこの順番で前記PtMn層が前記強磁性層に近位になるように積層されてなる、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記PtMn層よりも前記強磁性層に近位にさらにIrMn層が積層された、請求項6に記載の磁界印加バイアス膜。
- 強磁性層と前記強磁性層に積層された反強磁性層とを有する交換結合膜を備えた磁界印加バイアス膜であって、
前記反強磁性層は、X1Cr層(ただし、X1は白金族元素およびNiからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素)とX2Mn層(ただし、X2は白金族元素およびNiからなる群から選ばれる一種または二種以上の元素であって、X1と同じでも異なっていてもよい)とが交互に積層された三層以上の交互積層構造を有することを特徴とする磁界印加バイアス膜。 - 前記X1がPtであり、前記X2がPtまたはIrである、請求項8に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記反強磁性層は、X1Cr層とX2Mn層とからなるユニットが複数積層されたユニット積層部を有する、請求項9または請求項10に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記ユニット積層部における、前記X1Cr層および前記X2Mn層は、それぞれ同じ膜厚であり、前記X1Cr層の膜厚が、前記X2Mn層の膜厚よりも大きい、請求項10に記載の磁界印加バイアス膜。
- 前記X1Cr層の膜厚と前記X2Mn層の膜厚との比が、5:1〜100:1である、請求項11に記載の磁界印加バイアス膜。
- 固定磁性層およびフリー磁性層を含む磁気抵抗効果膜を有する磁気検出部と、請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の磁界印加バイアス膜とを備える磁気検出素子であって、
前記磁界印加バイアス膜は、前記フリー磁性層に外部磁場が印加されていない状態での前記フリー磁性層の磁化の向きを揃えるように、前記磁気検出部の周囲に配置される、磁気検出素子。 - 請求項13に記載の磁気検出素子を備えていることを特徴とする磁気検出装置。
- 同一基板上に請求項13に記載の磁気検出素子を複数備えており、
複数の前記磁気検出素子には、前記固定磁性層の固定磁化方向が異なるものが含まれる請求項14に記載の磁気検出装置。
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